Abhängig von den verwendeten Materialien lassen sich Zirkulatoren in zwei Hauptkategorien einteilen: Ferrit-Zirkulatoren und Nicht-Ferrit-Zirkulatoren.
FerritEdit
Ferrit-Zirkulatoren sind Hochfrequenz-Zirkulatoren, die aus magnetisierten Ferritmaterialien bestehen. Sie lassen sich in zwei Hauptklassen einteilen: Hohlleiterzirkulatoren mit vier Anschlüssen, die auf der Faraday-Rotation von Wellen beruhen, die sich in einem magnetisierten Material ausbreiten, und „Y-Junction“-Zirkulatoren mit drei Anschlüssen, die auf der Auslöschung von Wellen beruhen, die sich in der Nähe eines magnetisierten Materials auf zwei verschiedenen Wegen ausbreiten. Hohlleiterzirkulatoren können von beiden Typen sein, während die kompakteren, auf Streifenleitungen basierenden Geräte vom Typ mit 3 Anschlüssen sind. Zwei oder mehr Y-Übergänge können in einem einzigen Bauteil kombiniert werden, um vier oder mehr Anschlüsse zu erhalten, aber diese unterscheiden sich im Verhalten von einem echten 4-Port-Zirkulator. Ein Permanentmagnet erzeugt den magnetischen Fluss durch den Hohlleiter. In optischen Zirkulatoren wird ferrimagnetischer Granatkristall verwendet.
Obwohl Ferrit-Zirkulatoren eine gute „Vorwärts“-Signalzirkulation bieten und gleichzeitig die „Rückwärts“-Zirkulation stark unterdrücken können, sind ihre Hauptmängel, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, die sperrigen Größen und die geringen Bandbreiten.
Nicht-FerritZirkulatorenEdit
Zu den frühen Arbeiten an Nicht-Ferrit-Zirkulatoren gehören aktive Zirkulatoren, die Transistoren verwenden, die nicht reziprok sind. Im Gegensatz zu Ferrit-Zirkulatoren, die passive Bauelemente sind, benötigen aktive Zirkulatoren Strom. Die größten Probleme bei aktiven Zirkulatoren auf Transistorbasis sind die Leistungsbegrenzung und die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses, was bei der Verwendung als Duplexer zur Aufrechterhaltung der starken Sendeleistung und des sauberen Empfangs des Signals von der Antenne kritisch ist.
Varaktoren bieten eine Lösung. In einer Studie wurde eine Struktur verwendet, die einer zeitvariablen Übertragungsleitung ähnelt, wobei die effektive Nichtreziprozität durch eine sich in eine Richtung ausbreitende Trägerpumpe ausgelöst wird. Dies ist wie ein aktiver Zirkulator, der mit Wechselstrom gespeist wird. In der Studie wurde behauptet, dass eine positive Verstärkung und ein geringes Rauschen für den Empfangsweg sowie eine breitbandige Nichtreziprozität erreicht werden können. In einer anderen Studie wurde Resonanz mit Nichtreziprozität verwendet, die durch Drehimpulsvorspannung ausgelöst wird, was der Art und Weise, wie Signale passiv in einem Ferrit-Zirkulator zirkulieren, ähnlicher ist.
1964 stellte Mohr einen Zirkulator auf der Grundlage von Übertragungsleitungen und Schaltern vor und demonstrierte ihn experimentell. Im April 2016 hat ein Forscherteam dieses Konzept erheblich erweitert und einen integrierten Zirkulator auf der Grundlage von N-Pfad-Filterkonzepten vorgestellt. Er bietet das Potenzial für Vollduplex-Kommunikation (gleichzeitiges Senden und Empfangen mit einer einzigen gemeinsamen Antenne auf einer einzigen Frequenz). Das Gerät verwendet Kondensatoren und einen Taktgeber und ist viel kleiner als herkömmliche Geräte.